Туцзяаспис
Туцзяаспис (лат. Tujiaaspis) — род панцирных бесчелюстных, живших в силурийском периоде на территории современного Китая. Был обнаружен китайскими и британскими палеонтологами в 2022-м году.
История открытия и этимология
В конце сентября 2022-го года в журнале Nature была опубликована статья китайских и британских палеонтологов, которая существенно дополняет существующие данные и проливает новый свет на вопрос происхождения парных конечностей у позвоночных. Исследователи обнаружили три отлично сохранившихся, почти не деформированных экземпляра нового вида мелких остракодерм из группы Galeaspida в раннесилурийских отложениях (возраст около 436 миллионов лет) в провинции Хунань, Южный Китай. Новый вид панцирных бесчелюстных получил название Tujiaaspis vividus (Tujia — туцзя, народность, проживающая в этих краях; aspis — щит; vividus — одухотворенный, полный жизни).
Описание
Главное в новых находках заключается в том, что у туцзяасписа превосходно сохранились плавники. Обнаружены три спинных плавника (у голотипа виден только один из них), хвостовой двухлопастной плавник (где нижняя лопасть является продолжением оси тела; такой тип плавника называется гипоцеркальным). Самое важное открытие — пара длинных вентролатеральных плавников (или плавниковых складок), которые простираются вдоль боков уплощенного брюха от жаберной области до самого хвоста. Вентролатеральные плавники поддерживались многочисленными V-образными скелетными элементами и были покрыты мелкими чешуйками.
Морфологические структуры, сходные с вентролатеральными плавниками туцзяасписа, ранее были описаны у некоторых других групп остракодерм. Например, у Anaspida также имеются длинные вентролатеральные плавниковые складки. У Thelodonti наблюдаются раздельные грудные и брюшные парные плавниковые складки, которые, в отличие от настоящих плавников, не имеют внутреннего скелета. У некоторых представителей Osteostraci (группы остракодерм, наиболее близкой к челюстноротым) присутствуют очень похожие "вентролатеральные гребни", однако они не доходят до жаберной области и сопровождаются в передней части туловища дифференцированными грудными плавниками.
Исследователи изучили гидродинамические свойства виртуальных трёхмерных моделей туцзяасписа и установили, что вентролатеральные плавники значительно влияли на эти свойства. Эти плавники создавали значительную подъемную силу при движении вперед. Вероятно, вентролатеральные плавниковые складки позволяли туцзяаспису быстро подниматься над дном, что, возможно, помогало ему спасаться от хищников, таких как крупные ракоскорпионы.
Авторы предполагают, что разнообразие парных выростов и складок по бокам тела, наблюдаемое у остракодерм, — независимо от их гомологии с парными плавниками челюстноротых — отражает эволюционные попытки обеспечить этих тяжеловесных и неповоротливых бесчелюстных хоть какой-то маневренностью и способностью быстро всплывать в отсутствие нормальных грудных и брюшных плавников с их внутренним скелетом и специализированными мышцами. Вероятно, такие складки возникали неоднократно и независимо в разных группах остракодерм. Однако вентролатеральные плавниковые складки у галеаспид и остеостраков авторы считают гомологичными, так как они очень схожи по структуре и расположению. В дальнейшем эти складки превратились в раздельные грудные и брюшные плавники челюстноротых.
Вырисовывающаяся картина напоминает старую классическую идею о том, что парные плавники рыб развились из единой боковой плавниковой складки. Эту гипотезу разрабатывали, в частности, А. Н. Северцов и И. И. Шмальгаузен. Однако есть важное отличие: классическая гипотеза предполагала одновременное формирование обеих пар конечностей путем фрагментации исходной складки, тогда как новая схема предполагает, что сначала в передней части туловища обособились грудные плавники. На этом этапе оставшаяся часть плавниковой складки продолжала обеспечивать пассивное создание подъемной силы. Затем, у первых челюстноротых, этот остаток уменьшился и превратился в брюшные плавники. Новая схема хорошо согласуется с палеонтологическими данными. Также стоит отметить, что у древних челюстноротых, вероятно, сохранялась возможность формирования плавников вдоль всей линии между грудными и брюшными плавниками, как это видно из морфологии акантодов с их рядами парных плавниковых шипов между грудными и брюшными плавниками.
Морфология туцзяасписа, возможно, проясняет еще один спорный момент в происхождении парных плавников. Давно замечено, что парные плавники имеют много общего с непарными (спинными и хвостовым) по структуре и развитию. Поскольку непарные плавники появились в ходе эволюции раньше парных, было выдвинуто предположение, что происхождение парных плавников включало кооптацию регуляторных генных каскадов, изначально служивших для развития непарных плавников. Это подтверждается молекулярно-генетическими данными: некоторые гены (включая группы Hox и Tbx), сигнальные молекулы (SHH, FGF) и регуляторные участки генома (энхансеры) участвуют в развитии как парных, так и непарных плавников. Найденные экземпляры туцзяасписа сохранились настолько хорошо, что позволяют увидеть, откуда могло возникнуть это глубокое сходство парных и непарных плавников. Вентролатеральные плавниковые складки туцзяасписа на заднем конце тела фактически сливаются с хвостовым плавником и представляют собой как бы его раздвоенное продолжение. Это указывает на возможное происхождение плавниковых складок через расширение вперед области экспрессии тех генов, которые изначально контролировали развитие хвостового плавника. Или же сначала был непарный длинный плавник вдоль середины брюха, который затем раздвоился спереди, сохраняя связь с хвостовым плавником, оставшимся непарным.
Источник
- Панцирное бесчелюстное туцзяаспис проливает свет на происхождение конечностей позвоночных (рус.). Элементы.ру. Дата обращения: 1 августа 2024.